হ্যাফনিয়াম (Hf) - পারমাণবিক গঠন ও রাসায়নিক ধর্ম

হ্যাফনিয়াম (Hf) এর পারমাণবিক মডেলের বিবরণ

হ্যাফনিয়াম (Hf) একটি অবস্থান্তর ধাতু যা পর্যায় সারণীর ৪নং গ্রুপ এবং ৬নং পর্যায়ে অবস্থিত।

• পারমাণবিক সংখ্যা (Z): 72
  • নিউক্লিয়াসে 72টি প্রোটন নির্দেশ করে।
  • একটি নিরপেক্ষ হ্যাফনিয়াম পরমাণুতে 72টি ইলেকট্রন নির্দেশ করে।
• পারমাণবিক ভর: 178.49 u (একীভূত পারমাণবিক ভর একক)
  • সবচেয়ে সাধারণ আইসোটোপ হলো হ্যাফনিয়াম-180 ($^\{180\}$Hf)।
• নিউট্রনের সংখ্যা: আইসোটোপ ভেদে ভিন্ন হয়। সবচেয়ে প্রাচুর্যপূর্ণ আইসোটোপ ($^\{180\}$Hf) এর জন্য, এটি 180 - 72 = 108টি নিউট্রন। নিউট্রনের গড় সংখ্যা প্রায় 106.49।
• পারমাণবিক ব্যাসার্ধ:
  • ধাতব ব্যাসার্ধ: 156 pm
  • সমযোজী ব্যাসার্ধ: 159 pm

ইলেকট্রন বিন্যাস ও শেল ডায়াগ্রাম

ইলেকট্রন বিন্যাস

হ্যাফনিয়ামের ভূমি-অবস্থায় ইলেকট্রন বিন্যাস হলো: [Xe] 4f¹⁴ 5d² 6s²

এই বিন্যাস নির্দেশ করে যে জেনন (Xe) এর মতো মূল ইলেকট্রনগুলোর পরে, 4f উপশেল সম্পূর্ণভাবে 14টি ইলেকট্রন দ্বারা পূর্ণ, 5d উপশেলে 2টি ইলেকট্রন এবং 6s উপশেলে 2টি ইলেকট্রন রয়েছে। 4f অরবিটালগুলির পূর্ণতা ল্যান্থানাইড সংকোচন ঘটায়, যা Hf-এর ধর্মাবলিকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করে।

শেল অনুযায়ী ইলেকট্রন বিতরণ

বিভিন্ন শেলে (প্রধান শক্তি স্তর) ইলেকট্রনের বিতরণ নিম্নরূপ:

• 1ম শেল (K): 2টি ইলেকট্রন (1s²)
• 2য় শেল (L): 8টি ইলেকট্রন (2s² 2p⁶)
• 3য় শেল (M): 18টি ইলেকট্রন (3s² 3p⁶ 3d¹⁰)
• 4র্থ শেল (N): 32টি ইলেকট্রন (4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴)
• 5ম শেল (O): 10টি ইলেকট্রন (5s² 5p⁶ 5d²)
• 6ষ্ঠ শেল (P): 2টি ইলেকট্রন (6s²)

পর্যাবৃত্ত প্রবণতা

পর্যায় সারণীতে হ্যাফনিয়ামের অবস্থান এবং পূর্ণ 4f উপশেলের উপস্থিতি (ল্যান্থানাইড সংকোচন) এর পর্যাবৃত্ত ধর্মগুলিকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করে।

আয়নাইজেশন এনথালপি

• প্রথম আয়নাইজেশন এনথালপি (IE₁): 658.5 kJ/mol
• দ্বিতীয় আয়নাইজেশন এনথালপি (IE₂): 1440 kJ/mol
• প্রবণতা: হ্যাফনিয়ামের প্রথম আয়নাইজেশন এনথালপি জিরকোনিয়াম (Zr) এর (IE₁ ≈ 660 kJ/mol) সাথে উল্লেখযোগ্যভাবে একই রকম। এই সাদৃশ্যটি ল্যান্থানাইড সংকোচন এর প্রত্যক্ষ ফল, যা 5d সিরিজ জুড়ে কার্যকর নিউক্লীয় চার্জকে প্রত্যাশার চেয়ে বেশি বৃদ্ধি করে, যার ফলে পারমাণবিক ব্যাসার্ধ ছোট হয় এবং যোজ্যতা ইলেকট্রনগুলির প্রতি নিউক্লিয়াসের আকর্ষণ শক্তিশালী হয়।

তড়িৎ ঋণাত্মকতা

• পাউলিং স্কেল তড়িৎ ঋণাত্মকতা: 1.3
• প্রবণতা: হ্যাফনিয়ামের তড়িৎ ঋণাত্মকতা তুলনামূলকভাবে কম, যা একটি ধাতব উপাদানের জন্য সাধারণ। এটি রাসায়নিক বন্ধনে ইলেকট্রন গ্রহণ করার চেয়ে ইলেকট্রন হারানোর প্রবণতা নির্দেশ করে। এটি জিরকোনিয়াম (1.33) এর অনুরূপ।

ইলেকট্রন গ্রহণ এনথালপি

• ইলেকট্রন গ্রহণ এনথালপি: ধাতুগুলির জন্য সাধারণত ধনাত্মক বা শূন্যের কাছাকাছি।
• প্রবণতা: হ্যাফনিয়াম একটি ধাতু হওয়ায় সহজে ইলেকট্রন গ্রহণ করে না। এর ইলেকট্রন গ্রহণ এনথালপি উল্লেখযোগ্যভাবে ঋণাত্মক নয়, যা এর ধাতব বৈশিষ্ট্য এবং অতিরিক্ত ইলেকট্রনের প্রতি কম আকর্ষণকে প্রতিফলিত করে।

পারমাণবিক ব্যাসার্ধ

• ধাতব ব্যাসার্ধ: 156 pm
• প্রবণতা: ল্যান্থানাইড সংকোচন এর কারণে, হ্যাফনিয়ামের পারমাণবিক ব্যাসার্ধ (156 pm) জিরকোনিয়াম (160 pm) এর প্রায় অভিন্ন, যা একই গ্রুপের এর হালকা প্রতিরূপ। পারমাণবিক আকারের এই অস্বাভাবিক সাদৃশ্য Hf এবং Zr এর অত্যন্ত অনুরূপ রাসায়নিক ধর্মাবলির কারণ, যা তাদের পৃথকীকরণকে চ্যালেঞ্জিং করে তোলে।

প্রধান ভৌত ধর্মাবলি

হ্যাফনিয়াম একটি উজ্জ্বল, রূপালী, নমনীয় ধাতু।

• ঘনত্ব: 13.31 g/cm³ (20 °C তাপমাত্রায়)
• STP-তে অবস্থা: কঠিন
• রঙ: রূপালী-ধূসর, উজ্জ্বল
• গলনাঙ্ক: 2233 °C (2506 K)
• স্ফুটনাঙ্ক: 4603 °C (4876 K)
• কেলাস গঠন: কক্ষ তাপমাত্রায় ষড়ভুজাকার নিবিড়-সন্নিকর্ষিত (hcp)।